|
根據空域關閉的信息，神舟十四號載人飛船返回預定著陸區和備選著陸區都已經確定，預定著陸區為東風著陸場，就在酒泉發射中心附近，備用著陸場則在敦煌西部，就在羅布泊隔壁。兩個著陸區為何會那么遠？另外飛船著陸前將會在大西洋異常區上空制動離軌，這里地磁異常，飛船經過這里會有危險嗎？ 主副著陸場，為何會相隔那么遠？據空域關閉的信息，主著陸場降落的時間為12月4日19:52-20:22。備選著陸區為21:22-21:52。主著陸場位于酒泉附近的東風著陸場，這是一塊大約為2萬平方公里的區域，當然搜索肯定不可能會有那么大的面積分布，據微博巨佬VONY7發布的神舟十二號和十三號著陸點位于酒泉西北方向約80千米處，備選著陸場則在酒泉發射場西部的敦煌市，如下圖： 這里有兩個讓大家非常好奇的問題，第一個是以前的神舟飛船返回都是位于四子王旗著陸場，為什么現在空間站開始建造后著陸場就搬到了東風著陸場，為什么會有那么大轉變，究竟是為什么呢？ 答案是方便搜救！因為在載人航天的早期，飛船都是幾年才發射一艘，無論在哪搜救其實都差不多，當然飛船返回地最好是人煙荒蕪之地，四子王旗比較合適，東風著陸場也合適，不過近些年來四子王旗人口密度有所增加，這是其一。 其二則是空間站時期一年至少發射兩次載人飛船，還有兩次飛船降落，也就是說必須搜救兩次，密度比之前大大增加，另外一個原因則是天宮空間站航天員可能會隨時因為特殊情緊急況撤離空間站，也就是說地面會有常備搜救，那么背靠酒泉衛星發射中心，常備搜救隊伍的后勤條件顯然也是最好的。 第二個則是為何副著陸場會跑到敦煌地區，甚至還接近羅布泊？提早降落或者延遲降落不是在傾角42度左右的星下點軌跡上嗎？ 答案如果瞄準點超出主著陸場區域，估計就出大事了，那根本就不是什么所謂的副著陸場，而是事故！（為什么會是事故，下文會簡單介紹）副著陸場是星下點在主著陸場的那一圈因故未能降落，而順延到下一圈，神舟十四號飛船繞地球一圈大約是一個半小時。 所以你會發現兩個著陸場的著陸時間相隔就是90分鐘左右，而距離則是飛船的星下點在1個半小時內陸球的北緯40度左右轉過的距離，兩個著陸區大約相隔500千米左右。 大西洋磁異常區制動離軌，究竟會有危險嗎？推特上一位大佬Seger YU@SegerYu發布了一張神舟十四號返回地面的星下點軌跡圖，非常詳細的標注出了神舟十四號調姿與減速以及軌返分離的區域，結果卻發現這個區域正好位于南大西洋磁異常區上空，據說這里太空百慕大，神舟十四號在這里返回，會有危險嗎？ 太空百慕大？日本“瞳”衛星解體罪魁禍首 “瞳”衛星是日本在2016年2月17日發射的一顆X射線波段的天文觀測衛星，入軌后僅僅觀測了一個月就因為姿態失控并解體，當時并沒有觀測到有太空垃圾與其相撞，神秘事故一度無法解釋，最后日本工程師分析后才發現是衛星在解體前發生了瘋狂旋轉事件。 進一步分析后發現是姿態控制系統出錯，突然遭遇了強大的注入性信號，分析后認為可能是遭遇了太陽風中的帶電粒子流的轟擊，控制系統CPU被擊穿，因為失控時衛星正好處在南大西洋磁異常區上空，這里磁場比地球的其它地區要弱得多，因此在這個位置的兜住太陽風中大量帶電粒子流的范艾倫輻射帶會低至地面約200千米的太空。 “瞳”衛星軌道近地點為581.10 km，遠地點為559.85 km，傾角為31.01°，每天都會經過這片區域，可能是因為帶電粒子流特別強，或者是屏蔽沒有達標，反正是直接腦死亡了，而且之后還進入失控的瘋狂旋轉最終導致解體。 神舟十四號經過該地，有風險嗎？ 答案是有的，因為神舟飛船也是一艘攜帶了大量電子設備的飛船，遭遇強大帶電粒子流同樣存在風險！不過載人飛船的“防帶電粒子撞擊加固”的屏蔽罩要求會比衛星高得多，因此神舟十四號飛船經過此地即使遭遇帶電粒子流轟擊也不會有太大的問題。 當然更重要的是由于我國地理位置比較特殊，飛船返回不是在四子王旗著陸場就是在東風著陸場，每次都會在大西洋磁異常區上空減速離軌，從神舟五號開始到神舟十三號已經9次嚴峻的考驗，早已輕車熟路，肯定沒有問題哈！ 神舟神舟十四號飛船返回地球，會經歷那幾個過程？以前飛船都是標準返回模式，現在則是快速返回模式，兩者有什么區別呢？時間不一樣，比如2021年9月16日的神舟十二號返回時是上午8時56分脫離天宮空間站的，但一直到9月17日13時34分才著陸于阿拉善盟額濟納旗賽漢陶來蘇木東風著陸場。 差不多一天多點時間，這飛船干嗎了呢？變軌調整相位，讓星下點經過著陸場上空，這一天多時間就用來干這個了。而快速返回模式則是計算好星下點的位置后，提早2~3圈脫離空間站，然后在這短短數小時內調整飛船姿態，使之返回地球。 此前的神舟飛船無法做到快速調整，而神舟十二號飛船則對返回軌道做了適應性設計，有比較大的可調范圍，在神舟十二號返回時就做了部分測試，確認這套可調高度范圍的設計沒有問題，因此到了神舟十三號就可以直接快速返回了，其分離和著陸時間如下：
總時間9小時不到，雖然沒有達到聯盟號3小時的水準，不過這是第一次快速返回，比以前一天那是要好多了，否則航天員還得在飛船內呆一天多，實在是憋屈，因此不用懷疑，神舟十四用的肯定是快速返回模式。 返回著陸：飛船會經歷怎樣的過程？ 飛船在近地軌道上繞地球公轉的速度大約是7.8千米/秒，而繞地運動大是一個橢圓，從太空返回地球有幾個要求：
根據飛船的過載與飛船的技術參數，科學家計算出了一條下降的軌跡，角度大約在1.5°~1.7°左右，如果角度太大，減速過載太快，估計會超出航天員承受極限而出現意外，如果角度太小，那就會遠遠超出著陸地，甚至被“彈回”太空。 由于返回角度沒控制號而落到著陸區以外的事件還真發生過，1965年3月19日，上升2號從近地點167千米，遠地點475千米，傾角64.8°的近地軌道返回時，由于宇航員操作返回控制設備時未能及時回到自己的座位，結果飛船重心偏離了設計重心，導致返回艙著陸點偏離原定地點386千米，搜救小隊三天后才將在西伯利亞冰天雪地里凍得瑟瑟發抖的兩位宇航員找到。 返回制動：發生在上萬千米外 根據計算下降軌道的傾角，大致可以計算出減速點至少也要在1.3萬千米外，按@SegerYu大神給出的下降軌跡圖，筆者測量了下距離大約為1.59萬千米，如下圖： 從制動開始，整個返回之旅就開始了，之后將會經歷一個過程，整個飛行過程動作如下圖所示： 飛船分為軌道艙、推進艙、返回艙三個節點，與天宮空間站分離后會一直運行，但在減速前會首先在調姿后將軌道艙分離，一般叫做軌返分離，這是第一步，之后將進入返回過程，入上圖所示被分解成了24個節點，但其中有5個節點是最關鍵的，基本過程大致如下： 1、飛船減速制動：將推進艙朝前，制動發動機啟動，飛船速度降低，此時飛船將會進入一條新的軌道，這條軌道的末端就是降落點，減速后飛船會進入自由滑行狀態； 2、飛船推返分離：等到約140~145千米高度時拋掉推進艙，此時位置大約在伊朗上空，之后飛船調整重心，保持一定的角度，建立返回姿態，這個在大氣層中將會產生一些升力，保持下降軌跡； 3、大約從90千米高度進入大氣層，飛船抗燒蝕大底在高超音速激波的作用下會產生高溫，形成所謂的黑障，大約在30~40千米高度時由于速度下降，飛船出黑障； 4、在10千米高度的時候，分別打開引導傘拉出減速傘，最后完全開傘，將飛船速度降至10米/秒以下； 5、距離地面高度約1米時開啟著陸反推發動機，實現軟著陸； 中科院物理所在2022年4月29日發表了一篇文章介紹返回過程中的過載問題，整個過程中有幾個點是航天員承受過載比較大的：
延伸閱讀：返回過程的測控 飛機降落時只要飛行員控制著陸過程就完事了，但飛船卻不是這樣，因為飛船在整個過程中對自身位置感知以及控制會存在一定的局限性，因此需要地面以及太空中的中繼衛星輔助來完成，無論落點在四子王旗著陸場還是東風著陸場，其制動返回都是在南大西洋上空。 然后你會發現，我國的測控點都是沿著這條路建設布局的，另外還有天鏈中繼衛星，整個測控站布置如下：
之后就進入新疆喀什測控范圍內了，如果各位在返回過程中聽到喀什測控站捕獲目標，那么飛船已經基本進入祖國境內了，此時也將是黑障階段，紅外光電跟蹤會看到飛船在空中留下一條白亮的痕跡。 之后就是搜救大隊捕獲目標了，此時軌跡的終點精度大致已經可以計算出來了，搜救大隊會準備出發到預定區域，然后......安全降落，歡迎出差了6個月的航天員回到地球。 |
|
|
圖源：VONY7，原圖未標記
日本X射線“瞳”衛星
范艾倫輻射帶
